1、化工原理试题库 试题一 一：填空题（ 18分） 1、 某设备上，真空度的读数为 80mmHg，其绝压 =_ 02mH , _Pa. 该地区的大气压为 720mmHg。 2、 常温下水的密度为 10003mKg，粘度为 1cp，在 mmd 100内 的管内以sm3 速度流动，其流动类型为 _。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以 _._._ _. 4、 气体的粘度随温度的升高而 _，水的粘度随温度的升高 _。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为 _ sm ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为 _ sm 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵 _. _.往复泵
2、_._. 7、在非均相物糸中，处于 _状态的物质，称为分散物质，处于 _状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括 _._._._._。 9、 传 热的基本方式为 _._._。 10、工业上的换热方法有 _._._._。 11、 称为 _，其物理意义为 _. _，提高管内 值 的有效方法 _. 提高管外 值的有效方法 _。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即 _和 _ 。其中， 由于 _，其传热效果好。 二：问答题（ 36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重
3、力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （ 1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （ 2） 传热糸数 K接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （ 3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题 (46分 ) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为 03.0 ，现发现压力表上的读数为 05 2mH ，若管径为 100mm,求流体 2 的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 将 C0100 的热水冷却到 C050 ，热水 流量为
4、 hm360 ，冷却水在管内 流动，温度从 C020 升到 C045 。已 知传热糸数 K为Cmw .2000 2， 换热管为 mm5.225 的钢管，长 为 3m.。求冷却水量和换热管数 （逆流）。 已知：3960 mK热水 KKgKjCC .1 8 7.4 冷水热水试题一答案： 一、 填充题 1、 8.7m 02H , pa41053.8 . 2、 53 10310.1 1 0 0 0.3.1.0 duR e。湍流。 3、 层流、过渡流和湍流。 4、 增加、降低。 5、 3-8 sm 、 8-15 sm 。 6、 启动前应灌满液体 ，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁
5、路阀、用旁路阀来调节流量的。 7、 分散、连续。 8、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 9、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为 1K时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 二：问答题 1、gudlh 2.21111 。 12 2dd ，1222 41.41 udVu ， 1222 2./64 ud。 122222 1612. hgudlh 。 2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。 3、沉降是指依靠
6、外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。 10m 50m 25m图 1-1 3 3、 传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数 K接近于空气的对流传热膜糸数；空气走管 内，饱和蒸汽走管外。（蒸汽散热快）。 4、 因为逆流操作：推动力大，所需的传热面积小；减少载热体的用量。 5、 可以降低溶液的沸点，可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂，可以浓缩不耐高温的溶液，可以减少蒸发器的热损失。 三：计算题 1、 图示，在 1-1， 2-2面间列板努利方程 gpguz
7、12112 = 22222 hgpguz gugudlu 2.2.81.92500010222 进 81.92 1.5.081.92 1.1.050.03.081.92 1.5 2usmu 44.2 hmsmudV 332 9.680 1 9.0.41 。 在 2-2， 3-3面间列板努利方程 gpguz 22222= 32332 hgpguz ，gugugudl 22.2.050222 出 81.92 181.92 1.1.025.03.081.9244.252 ， 8 。 即流体的流量为 hmsm 33 9.68,0 1 9.0 局部阻力糸数为 8。 2、 （ 1）、 . 22 AKV 6
8、030.30.4.2 22 K smK 261056.3 .102.3 32 V （ 2）、 222 2121. VAKV 3 7.1 mV （ 3）、 .2 22 AKV ， 3 6 0 02.301056.32.2 2622 AKV 3 8.6 mV 。 3、 2111 TTCG = ， sKgG 322 Ct 05.42 A 1222 ttCG / tK. = 24.39m 。 .167n 即冷却水的流量为 sKg32 和管子根数为 167根。 4 试题二 一：填充题（ 20分） 1、牛顿粘性定律 _，粘度在 SI制中的单位是 _。 2、常用测定流量的流 _._._。 3、在流动糸统中，
9、若截面上流体的流速、压强、密度等仅随 _而变，不随 _而变，称为稳定流动。若以上各量既随 _而变，又随 _而变，称为不稳定流动。 4、 等边三角形的边长为 a，其当量直径为 _。 5、 流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是 _ 型曲线，其管中心的最大流速为平均流速的 _ ，縻擦糸数 与eR 的关系为 _。 6、 泵是指 _，按其工作原理来分可分为 _._._._。 7、 气体按压缩比来分，可分为 _._._._。 8、 降沉室内颗粒得以沉降的条件 _。 9、 过滤操作实际上是滤液通过 _和 _ 的流动过程， 过滤速率是指 _。 10、传热一般采用逆流操作，但为 _._ 时采用并流操作。 1
10、1、用二种厚度相同的材料保温时，往往把 _ 的材料包在内 层，以达到好的保温效果。 12、蒸发是利用溶液中溶质的 _，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 _溶液的浓度或析出溶质。 13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而 _， 随其温度的升高 _。 14、对流传热的热阻主要集中在 _,因 _ 强化对流传热的重要途径。 15、 工程上流体流经换热器的压降通常限定在 _Kpa。 二：问答题（ 30分） 1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？ 2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？ 3、采用多级压缩的优点有哪些？ 4、列管式换热器为何要进行热补偿？ 5、单层圆筒壁的内、外半径分别为 1r 和 2r
11、，壁表面 温度分别为 T 和 t ，若 t T ，试写出圆筒任意半径 r处的温度表达式？ 三：计算题（ 50分） 1、 流量为 5000 hm3 的水通过一根 20Km长的水平管，总压降为 0.5Mpa。现在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少 hm3 ？（设总压降始终 不变，流动始终为高度湍流，局部阻力忽略）。 2、 泵将 C020 的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为mmm498 的无缝钢管。吸入管长为 50m，排出管长为 160m。且泵到 5 管出口的距离为 10m，其中流量为 hm335 。（已知： atmp 10 ，02.0 , 0.3sH m, KwN
12、2电 , 94.0电 ） .( C020 时水， 31000 mKg ，23 .1024.1 msN，230 104.2 mNp ) 求：忽略动压头，求泵的安装高度？ 泵的轴功率和效率？ 3、 一列式换热器规格如下：管长 3m,管数 30根，管径为 mm5.225 ，管程为 1，现拟选用此换热器冷凝、冷却 2CS 饱和蒸汽，使之从饱和温度 C046 降至 C010 。 2CS 走管外，其流量为 sKgG 07.01 ，其冷凝潜热为 KgKj356 ，比热为CKgKw 0.05.1。水走管内，且与 2CS 成逆流流动。冷却水的进出口温度分别为 C05 和 C030 。已知冷凝和冷却段基于外表面的
13、总传热糸数分别为CmWK 021 .2000和CmWK 022 .100。问此换热器是否造适用？ 4、 用一传热面积为 210m 的蒸发器将某溶液由 15%浓缩到 40%，沸点进料，要求每小时蒸得 375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为 200Kpa，蒸发室的操作压强为 20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取 C08 ，热损失可忽略不 计。试求：（）开始设入使用时，此蒸发器的传热糸数为多少？ （）操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到 350Kpa，问此时蒸发器的传热糸数为多少？ 查得 20Kpa水蒸汽的饱和温度为 C01.60 ，汽化潜热为 KgK
14、j9.2354 查得 200Kpa水蒸汽的饱和温度为 C02.120 查得 350Kpa水蒸汽的饱和温度为 C08.138 试题二的答案 一：填充题 1、dydw.、 2.msN。 2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。 3 、位置、时间、时间、位置。 4、 a33 。 5、抛物线、 0.5、eR64。 6、为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。 7、通风机、鼓风机、压缩机。 6 8、颗粒的停留时间大于 沉降时间。 9、介质和滤渣层的流动，单位时间内所获到的滤液量。 10、控制温度、降低粘度、减少阻力。 11、导热糸数小的。 12、不挥发性、提高。 13、增加、增加
15、。 14、层流内层、减薄层流内层的厚度。 15、 10.13-101.3. 二：问答题 1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当2000eR ，为层流，当 4000eR 为湍流。 2、 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此薄层称为层流内层。受管径、流速、粘度和密度。 3、 避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。 4、 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大（ C050 以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热
16、补偿。 5、 12ln.2rrtTLQ = 1ln.2rrtTL 121lnln.rrrrtTTt 三：计算题 1、 设接平行管道后，总流量为 hmV 33 。 二平行管流量为 hmV 31 和 hmV 32 。 板努利方程： 3232 pu 11212 fhpu 3232 pu 22222 fhpu 总压降相同得： 2. 2333 udl 2. 2111 udl = 2. 2udl ， 321 ， llll 21321 。 31 21uu uu 583 hmVV 3 6 3 3 058 。1 3 2 图 2-1 2 210m 1 1 图 2-2 7 2、smdVu 53.13600.09.0
17、.41 35.41 221 。 smu 53.12 。 mgudlguHhguHZ sfs 5 5 5.181.9.2 53.1.09.0 50.02.081.9.2 53.10.32.22 22222 考虑 0.5m的安装安全糸数。则泵的安装高度为 1m. KwNN 88.194.0.2 电电轴 . gugudlZhZH 22. 22 出进 . 81.9.2 53.1.5.0109.0 5016002.0112 H. mH 75.16 . KwgHQN 6.13600/81.9.1000.35.75.16 . %85 电NN . 3、换热器已有的传热面积： 207.73.025.0.14.3
18、.30. mdlnA 。 求所需的传热面积： 冷凝段的热量： 1Q = Kwrw 9.24356.07.0. 冷却段的热量： KwTTCwQ 65.236.05.1.07.0. 2112 。 总热量为： Q= 1Q + 2Q =27.55Kw 冷却水的用量： sKgttC QG 0 2 6 3530.1 8 7.4 55.27. 12 水冷却水离开冷却段的温度： CCG Qtt 01 4.71 8 7.4.2 6 3.0 65.25 比水冷凝段的温度差： Ct 07.2530464.746ln 30464.746 冷却段的温度差： Ct 04.165104.746ln 5104.746 冷凝段
19、所需传热面积： 21 84.47.25.2 0 0 1 0 0 0.9.24. mtK QA 冷却段所需传热面积： 22 61.14.16.100 1 0 0 0.65.2. mtK QA 所需的总的传热面积： A=6.45 2m . 4、水分蒸发量： FxxFW 6 2 5.01. 10 ， 375WF . F=1000Kg , W=625Kg 溶液的沸点为 Ct 01.6881.60 。 8 传热糸数 K为： CmwtAQK 02 .7851.682.120.3600.10 1000.9.2354.625 改变压力后的传热糸数： CmwtAQK 02 .5 7 81.688.1 3 8.3
20、 6 0 0.10 1 0 0 0.9.2 3 5 4.6 2 5 。 可见结垢以后的传热糸数降低。 9 试题三 一：填充题（ 18分） 1、空气在标准状态下密度为 1.293mKg，在 0.25Mpa下（绝压） C080 时的密 度为 _。 2、产生流体阻力的原因有 _._ 3、转子流量计在安装时应 _。 4、连续性方程 2211 susu 是 _指导出来的，它适用 _流体。 5、 直管阻力的表示式为 _，管中流出 出 =_流入管中 入 =_。 6、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生 _现象。 7、 往复式压缩机的工作循环为 _._ ._._四个阶段。 8、一热流体将热量通过壁
21、面传给冷流体的过程是 _ _._. 9、 固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 _程。 10、一根暴露在外的热管子以 _._散发热量。 11、 neRd Pr.0 2 3.0 8.0内 式中两个准数 Re =_，Pr=_. 若液体被冷却时 n=_。 12、多效蒸发主要有 _._._三 种典型流程。 二：判断题（ 18分） 1、在并联管路中，它们的阻力相等，同理在串联管路中，它们的流速也是相等 的。（稳定流动）。 2、 转子流量计可以读出任何流体的流量。 3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在 SI制中属层流范围，在 cgs制中属 湍流范围。 4、粘度是流体的物理性质之
22、一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。 5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。 6、沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有 关，与沉降高度无关。 7、气相与液相所组成的物糸称为气相非均相物糸。 8、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量不断增加，生产能力也不断增加。 9、多层导热时，其推动力为各层推动力之和，阻力也为各层阻力之和。 10、流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大。 11、多层平壁稳定导热时，如果某层壁面导热糸数小，则该层的导热热阻大，推动力小。 12、若以饱和蒸汽加热
23、空气，传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。 13、所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体 。 14、在同一种流体中，不可能同时发生自然对流和强制对流。 10 15、多效蒸发可以提高蒸汽的利用率，二次蒸汽利用一次称为单效蒸发，利用二次称为双效蒸发，依次类推。 16、对流传热糸数是物质的一种物理性质。 17、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。 18、总传热糸数 K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关。 三：计算题（ 64分） 1、 图示，“ U”管压差计甲的上部管内充满了水，下部为汞，汞的液面落差为 cm3 ，求 12P ？若再接一“ U”管压差计乙，其上部仍为
24、水，下部放置不知名的液体，且测得 cmR 5.63乙 ，求 乙 ？ 2、 一降层室长为 5m,宽为 3m，高为 4m。 内部用隔板分成 20层，用来回收含尘 气体中的球形固体颗粒，操作条件下含 尘气体的流量为 hm336000 ，气体密度 39.0 mKg，粘度为 smPa.03.0 。 尘粒密度34300 mKg。试求理论上能 100%除去的最小颗粒直径？ 3、 外径为 200mm的蒸汽管道，管外壁温度 为C0160 。管外包以导热糸数为 图 3-1 t4101.108.0 的保温材料。要求保温层外壁面温度不超过C060 ， 每米 管长的热损失不超过 mw150 。问保温层的厚度应为多少？
25、4、 欲将浓度为 25%，沸点为 C05.131 ，流量为 hKg3600 的 NaOH水溶液经蒸发浓缩到 50%。料液的进口温度为 C020 ，加热蒸汽的压强为392.4Kpa（绝压），冷凝器的压强为 53.32Kpa.据经验蒸发器的传热糸数可取KmW .1100 2，溶液的密度为 31500mKg。若忽略蒸发器的热损失。求加热蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传热面积？CKgKjC 0.93.4已知： p=53.32Kpa, Ct 083 , KgKjr 2000 p=392.4Kpa, CT 09.142 KgKjR 2143 试题三答案 一：填充题 1、 35.2mKg。 2、内縻擦力和流体的流动状态。 3、保持垂直。 4、质量守恒定律、 21 甲 乙 P12P
